バックグラウンド対策(2)

バックグラウンド対策の続きです。

前回の最後の写真はミラーのホルダーで、上の段に偏極ミラー、下の段に0.3mmのシリコンに約80nmのNi薄膜を乗せたミラーが据え付けられています(Niミラー/偏極ミラーは京大原子炉の日野准教授に作成していただきました)。
偏極ミラーはそこから反射してきた中性子を使うことで偏極解析を行う、いわゆるアナライザですが、Niミラーは中性子を透過させることによって長波長の中性子を落とすフィルターになります。
上の図はミラー位置の調整中に測定した、透過中性子のTOFプロファイルです。
エネルギーの低い(波長の長い)中性子ほどミラー内部へ進入しにくいのですが、ある波長を超えると中性子が完全に反射されてしまう(全反射)ため、図中矢印の箇所で急激にカウント数が減っています。
しかし、この状態だと使いたい波長の中性子まで切ってしまっているので、もっとビームを深い角度で入射させて中性子が透過しやすくなるようにしてあげます。
今回はだいたい2nmよりも長い波長の中性子が全反射するようにミラーの角度を調整しました。
2.1nmよりも短い波長の中性子はディスクチョッパーで切ることができるので、これで実際に使いたい波長の中性子のみを取り出すことができるわけです。


今回の対策により、実際どれくらいバックグラウンドが下がったか測定するために、Si基板からの反射率を測定しました。
実は、以前Si基板からの反射を測定した際は長波長中性子のバックグラウンドでうまく反射率が測定できなかったのですが、今回はきれいな反射率プロファイルを得ることができました。
これは「バックグラウンド処理をしていない」純粋な入射中性子と反射中性子の強度比から計算した反射率プロファイルなのですが、バックグラウンドレベルは10^-7に迫ろうとしています。
心の中ではバックグラウンドが10^-7を切ってくれるのではないかと期待していたのですが、例えばSNSの中性子反射率計の測定限界が10^-7となっているので十分に合格点と言って良いでしょう(十分に統計をためればバックグラウンドを差し引いて10^-7より低い反射率も測定可能だと思われます)。
ただ、完全にフラットな基板からの反射だとQ^-4に比例して減衰していくのですが、弱くて大きな干渉が見えているのがちょっと気になります。
細かく角度を振ってプロファイルは重なっているので基板そのものの構造が出ている(汚れてた？)のだと思っているのですが、その辺はもう少し検証が必要かもしれません。

しかし、装置調整もうまくいったし、いよいよ試料を測定しようと思ったその矢先！…残念なことに中性子源にトラブルが起きてビームが停止してしまいました。
今のところ次のrun#36(11/7-)には実験再開の予定です。